本书系统、全面地介绍了生机电一体化机器人的基本概念、基本问题和基本方法。全书共6章，内容包括生机电一体化机器人的基本概念、最新进展、机构设计、传感及控制、神经控制、感觉反馈及典型应用案例。
本书作为生机电一体化机器人课程的教材，注重理论联系实际，力求对生机电一体化机器人的设计、集成与交互控制进行全面、系统的介绍。每章主题鲜明，内容翔实丰富，既有基本知识阐述，又有具体应用举例。
样章试读
目录
- 目录
第1章 绪论 1
1.1 生机电一体化机器人的产生 1
1.2 生机电一体化机器人概述 3
1.3 生机电一体化机器人的国内外研究现状 5
1.3.1 智能假肢手 5
1.3.2 其他生机电一体化系统 13
本章小结 18
参考文献 18
第2章 人手运动特性及解析 20
2.1 人手解剖学结构 20
2.1.1 人手骨骼结构 20
2.1.2 人手肌肉 22
2.1.3 人手肌腱连接 26
2.1.4 上肢肌群协同驱动 27
2.2 人手运动特性 28
2.2.1 人手基本运动信息 31
2.2.2 人手抓取姿势分类 34
2.3 人手运动功能解析 34
2.3.1 人手数据采集 36
2.3.2 人手运动数据集 39
2.3.3 人手运动解析与模型构建 44
本章小结 44
参考文献 44
第3章 生机电一体化机器人的机构设计 47
3.1 欠驱动假肢手机构设计概述 47
3.1.1 欠驱动概述 47
3.1.2 假肢手自由度配置 49
3.1.3 假肢手驱动技术 50
3.2 欠驱动假肢手的典型机构设计实例 51
3.2.1 全耦合欠驱动假肢手机构设计 51
3.2.2 自适应欠驱动假肢手机构设计 55
3.2.3 耦合-自适应欠驱动假肢手机构设计 56
3.2.4 指向协同欠驱动假肢手机构设计 60
3.2.5 全局协同欠驱动假肢手机构设计 62
本章小结 65
参考文献 65
第4章 生机电一体化机器人的传感及控制 67
4.1 机器人传感器概述 67
4.1.1 机器人外部传感器 67
4.1.2 机器人内部传感器 70
4.2 假肢手传感器设计实例 73
4.2.1 基于巨磁阻效应的位置传感器 73
4.2.2 基于 MEMS 的微型六维指尖力/力矩传感器 74
4.2.3 基于红外反射的接近宽传感器 77
4.2.4 基于量子隧道效应的三维力触觉传感器 79
4.3 假肢手控制系统设计及集成 83
4.3.1 分布式控制系统 83
4.3.2 集中式控制系统 90
4.3.3 假肢手控制系统集成 93
4.4 假肢手控制方法 98
4.4.1 位置控制 99
4.4.2 冲击控制和力控制 102
4.4.3 阻抗控制 105
本章小结 107
参考文献 107
第5章 生机电一体化机器人的神经控制 108
5.1 生物信号的概述 108
5.1.1 生物电信号 108
5.1.2 其他生物信号 112
5.2 肌电信号的生理基础 112
5.2.1 动作电位的产生 113
5.2.2 神经冲动的传导 114
5.2.3 肌电信号的形成 115
5.3 肌电信号采集系统 117
5.3.1 肌电传感器 117
5.3.2 肌电信号预处理 120
5.3.3 肌电信号采集系统设计实例 121
5.4 基于肌电信号的人手运动识别 123
5.4.1 肌电信号特征提取 124
5.4.2 基于机电信号的人手运动估计 127
5.4.3 运动单元动作电位序列反解 129
5.5 脑机接口及其应用 131
5.5.1 脑机接口的分类 131
5.5.2 脑电信号采集系统 131
5.5.3 脑电信号处理 132
5.5.4 脑电信号特征提取 134
5.5.5 脑机接口在主机电一体化机器人的应用 137
5.6 多模态生机接口及其应用 138
5.6.1 表面机电与惯性测量单元融合的生机接口 138
5.6.2 表面机电与肌音图融合的生机接口 139
5.6.3 表面机电与肌力图融合的生机接口 139
5.6.4 表面机电与肌肉超声图融合的生机接口 140
5.6.5 表面机电与近红外光谱融合的生机接口 140
5.6.6 表面机电与脑电融合的生机接口 141
本章小结 142
参考文献 142
第6章 生机电一体化机器人的感觉反馈 144
6.1 感觉反馈的生理基础 144
6.1.1 皮肤的机械感受器 144
6.1.2 躯体本体感器官 147
6.1.3 躯体感觉中枢 147
6.1.4 躯体感觉传导通路 148
6.2 生机电一体化机器人的感觉反馈方式 150
6.2.1 电刺激反馈 150
6.2.2 振动反馈 152
6.2.3 力反馈 152
6.2.4 其他反馈方式 153
6.3 电刺激反馈概述 154
6.3.1 电触觉的神经基础 154
6.3.2 电触觉特性 155
6.3.3 神经纤维模型 157
6.4 电触觉系统 161
6.4.1 电刺激电极 161
6.4.2 电刺激器 166
6.5 电刺激对肌电信号的干扰抑制方法 167
6.5.1 电刺激对肌电信号的干扰 168
6.5.2 基于双相电刺激的噪声抑制 168
6.5.3 基于自适应滤波算法的电刺激噪声抑制 169
6.6 感觉反馈策略 171
6.6.1 感觉替代 171
6.6.2 模态匹配 173
6.6.3 躯体特定区匹配 173
6.6.4 多模态反馈 174
本章小结 175
参考文献 176
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